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  1. 1. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM LECCIÓN 6 AMPLIFICADORES OPERACIONALES LECCIÓNLECCIÓN 66 AMPLIFICADORESAMPLIFICADORES OPERACIONALESOPERACIONALES Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales Amplificadores operacionales. El AO idealAmplificadores operacionales. El AO ideal Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs Características reales de los AOsCaracterísticas reales de los AOs LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Los amplificadores, analizados en la lección anterior, tienen como entrada una sola tensión medida respeto a una tensión de referencia (masa) Los amplificadores, analizados en la lección anterior, tienen como entrada una sola tensión medida respeto a una tensión de referencia (masa) Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales A u1 u2 Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradas y dan una salida proporcional a la diferencia de las tensiones aplicadas a la entrada Los AMPLIFICADORES DIFERENCIALES tienen dos entradas y dan una salida proporcional a la diferencia de las tensiones aplicadas a la entrada u1 us u2 Ad
  2. 2. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales &DSDFLGDGGHODPSOLILFDGRUGH UHFKD]DUVHxDOHVHQPRGRFRP~Q DSDFLGDGGHODPSOLILFDGRUGHDSDFLGDGGHODPSOLILFDGRUGH UHFKD]DUVHxDOHVHQPRGRFRP~QUHFKD]DUVHxDOHVHQPRGRFRP~QRechazo en modo comúnRechazo en modo común 0RGRFRP~Q$PF 'LIHUHQFLDO$G 0RGRFRP~Q$0RGRFRP~Q$PFPF 'LIHUHQFLDO$'LIHUHQFLDO$GG GananciasGanancias $$PFPF$$GG mcmcdds u·Au·Au += dds u·Au = RealReal IdealIdeal Tensión en modo común Tensión común a ambas entradas 2 uu u 21 mc + = Tensión en modo diferencial 21d uuu −= u1 us u2 Ad LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales ud Ad Ruido RL Sensor A u1 u2 Sensor RLRuido Son más inmunes al ruido y no tenemos que referir las señales a masa Son más inmunes al ruido y no tenemos que referir las señales a masa9HQWDMD9HQWDMD9HQWDMD (ODPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOQRDPSOLILFD HOUXLGRFRQORTXHD5/QROHOOHJD UXLGR (ODPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOQRDPSOLILFD HOUXLGRFRQORTXHD5/QROHOOHJD UXLGR
  3. 3. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Amplificadores diferencialesAmplificadores diferenciales ud us Ad u1 u2 ud us Ad·udRe Rs SÍMBOLOSÍMBOLO CIRCUITO EQUIVALENTECIRCUITO EQUIVALENTE Razón de rechazo en modo comúnRazón de rechazo en modo común mc d A A RRMC = LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Amplificador OperacionalAmplificador Operacional ¾ (VXQDPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOTXHVHLQWHJUDHQXQFLUFXLWRVH FDUDFWHUL]DSRUWHQHU ) Ganancia de tensión muy alta ) Alta impedancia de entrada ) Baja impedancia de salida ) Amplifica tensión y potencia ¾ (VXQDPSOLILFDGRUGLIHUHQFLDOTXHVHLQWHJUDHQXQFLUFXLWRVH FDUDFWHUL]DSRUWHQHU ) Ganancia de tensión muy alta ) Alta impedancia de entrada ) Baja impedancia de salida ) Amplifica tensión y potencia us Ad u- u+ ue us Ad·ue SÍMBOLOSÍMBOLO Amplificador Operacional IDEALAmplificador Operacional IDEAL +Ucc -Ucc u+ u- Re Ö ∞ Rs Ö 0 Ad Ö ∞+ _
  4. 4. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs ¾ 8QDDSOLFDFLyQOLQHDOVHWLHQHFXDQGRVHUHDOLPHQWD QHJDWLYDPHQWHHODPSOLILFDGRU ¾ 8QDDSOLFDFLyQOLQHDOVHWLHQHFXDQGRVHUHDOLPHQWD QHJDWLYDPHQWHHODPSOLILFDGRU En bucle abiertoEn bucle abierto us u- u+ +Ucc -Ucc 6LXXÆX8 8 6LX!XÆX8 8 6LXÇÆX8Ç VHPDJQLILFDHOHIHFWR X8 $/X8X0
  5. 5. us u- u+ + _ + _ us ue Con realimentación positiva Con realimentación positiva us ue + _ X8 $/X8X0
  6. 6. FRPR$/Æ∞ X0 X8HTXLOLEULR 6LLQLFLDOPHQWH X8 Con realimentación negativa Con realimentación negativa + _ LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs ¾ 6HVXHOHQFRQVLGHUDUFDUDFWHUtVWLFDVLGHDOHV ) Re = ∞. . . la corriente de entrada al AO es cero ) Rs = 0 . . . se comporta como una fuente ideal de tensión ) Con realimentación negativa u+ = u- para que la salida sea distinta de ±Ucc Amplificador inversorAmplificador inversor IntegradorIntegrador DerivadorDerivador SumadorSumador Amplificador de ganancia positivaAmplificador de ganancia positiva Amplificador diferencialAmplificador diferencial
  7. 7. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs usue + _ i R1 i R2 e 1 2 s 2 s 1 e u· R R u R u0 R 0u V0uu −= − = − =+=− Amplificador inversorAmplificador inversor dt du CRu R u dt du Ci V0uu e s se −= − == =+=− DerivadorDerivador usue + _ uc C R i i LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs ∫ − =− − = −== − = =+=− t 0 esS e s sce dtu RC 1 )0(u)t(u u RC 1 dt du dt du C dt du C R 0u i V0uu IntegradorIntegrador i usue + _ uc C R usu3 + _ i3R3 i R R2 R1 u2 u1 i2 i1       ++−= ++=− ++= =+=− 3 3 2 2 1 1 s 3 3 2 2 1 1s 321 R u R u R u Ru R u R u R u R u iiii V0uu SumadorSumador i
  8. 8. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones lineales de los AOsAplicaciones lineales de los AOs       += − = − =+=− 1 2 es 2 se 1 e e R R 1uu R uu R u0 uuu Amplificador deAmplificador de ganancia positivaganancia positiva )uu( R R u R uu R uu RR R uuuu 12 1 2 s 2 sA 1 A1 21 2 2A −= − = − + ==+=− AmplificadorAmplificador diferencialdiferencial usue + _ i R1 i R2 ue usA + _ R1 R2 R1 A R2 u2 u1 LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs us u- u+ +Ucc -Ucc Realimentación positiva o bucle abiertoRealimentación positiva o bucle abierto us +Ucc ud -Ucc ComparadorComparador t uA 6LXXÆX8 8 6LX!XÆX8 8 us ue +Ucc -Ucc A R2 R1 UREF us u1 u2 +Ucc -Ucc X8 XXÆX8 8 X!XÆX8 8 X0XÆX8 8 X0!XÆX8 8 21 2 REFA RR R Uu + = + _ ud + _ + _ +Ucc -Ucc us ue
  9. 9. LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM Aplicaciones no lineales de los AOsAplicaciones no lineales de los AOs Comparador con histéresisComparador con histéresis us ue +Ucc -Ucc A R2 R1 21 2 CC 21 2 sA RR R U RR R uu + ±= + = 21 2 CCAcompCCS RR R UuuUuSi + +==+= 21 2 CCAcompCCS RR R UuuUuSi + −==−= +uA Ucc -uA -Ucc us uA uA ue us ue + _ LECCIÓN 6. Amplificadores Operacionales Electrónica General DIE UPM ProblemaProblema R(T)=Ro(1+αT) Ro=100Ω α=4·10-3(ºC)-1 T en ºC TREF=25ºC UBAT=5V R=200Ω R1=200Ω R2=2000Ω Ucc=±15V R3=1k: R4=500: Figura 1 Figura 2 Se quiere medir la temperatura en un proceso industrial utilizando una PRT. Esta se sitúa en el interior del horno y se coloca otra a una temperatura constante TREF de 25ºC. Se propone el circuito de la figura 1 para realizar la medida: a) Calcule la relación entre u1 y T (temperatura a medir). b) Calcule el margen de temperaturas a las que la medida es fiable (margen de medida). c) Calcule la sensibilidad del proceso de medida e indique cómo podría mejorarse. Si a la salida u1 se conecta un circuito (como el mostrado en la figura 2) para encender una refrigeración cuando se supere una temperatura dada, dibuje la curva que relaciona u2 con la temperatura y comente el funcionamiento del sistema suponiendo que la refrigeración se conecta cuando u2 = -15V.

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